Open loop gain meting

Discussies over ontwikkelingen van MfbLabs
Plaats reactie
TheoB
MfbLabs Gebruiker
Berichten: 14
Lid geworden op: za 03 okt, 2015 18:29 pm
Locatie: Enschede
Contacteer:

Open loop gain meting

Bericht door TheoB »

{Stond oorspronkelijk in Projecten: Project Tetris, HM}
Hans schreef:Wat ik als eerste ga doen is een sub maken met een oude 12" AD12250W4 die lang geleden in een Philips lab van een versnellingsopnemer is voorzien.
mooi :) , ik heb goede herinneringen aan de AD12250, daar heb ik vroeger ook de nodige kasten mee gebouwd.
Op wat voor punten wijkt deze 'AD12250/MFB' af van de AD12100/MFB uit de 545? (naast een waarschijnlijk hogere belastbaarheid)

Ik heb ook nog een regeltechnisch vraag.
In het document van Klaassen en de Koning (Bewegingstegenkoppeling bij luidsprekers) is in de testopstelling naast een regelbare versnellingstegenkoppeling (p), tevens een regelbare snelheidstegenkoppeling (q) opgenomen in de regellus. Deze laatste wordt voornamelijk gebruikt om de toegenomen Q (als gevolg van de versnellingstegenkoppeling) lager te maken.
Is er een reden dat deze laatste niet meer als instelbare variabele is terug te vinden in productie ontwerpen?

grT
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.
Living on the edge is not always stable...
Hans
MfbLabs Gebruiker
Berichten: 1581
Lid geworden op: do 19 jun, 2014 14:25 pm
Locatie: Ach(t)

Re: Open loop gain meting

Bericht door Hans »

{Stond oorspronkelijk in Projecten: Project Tetris, HM}
TheoB schreef:Ik heb ook nog een regeltechnisch vraag.
In het document van Klaassen en de Koning (Bewegingstegenkoppeling bij luidsprekers) is in de testopstelling naast een regelbare versnellingstegenkoppeling (p), tevens een regelbare snelheidstegenkoppeling (q) opgenomen in de regellus. Deze laatste wordt voornamelijk gebruikt om de toegenomen Q (als gevolg van de versnellingstegenkoppeling) lager te maken.
Is er een reden dat deze laatste niet meer als instelbare variabele is terug te vinden in productie ontwerpen?
Het soort frequentie karakteristiek wat bij de feedback tak van dit blokschema hoort ziet er zo uit:
Laag-op_1r.png
Met b.v. volgend schema:
Laag-op_1.png
Instelbaar maken van p en q is interessant voor berekeningen en experimenten, maar als een ontwerp af is horen dit vaste waarden te worden. In produktie ontwerpen zie je dit soort zaken dus niet terug als af te regelen waarden, het zijn waarden die tijdens het ontwerp van de box worden gekozen.

Zoals in het aangehaalde artikel beschreven is bepaal je met de hoeveelheid snelheidstegenkoppeling de uiteindelijk Q van het teruggekoppelde systeem.

Anders omschreven, je stelt er de stabiliteits kriteria van het feedback systeem mee in. En wel zo dat de fase en amplitude marges van het teruggekoppelde systeem waarden krijgen waardoor het systeem nooit instabiel kan worden, en er een zo vlak mogelijke frequentie karakteristiek ontstaat. De correctie is noodzakelijk omdat de frequentiekarakteristiek van de box beneden de resonantie met 12dB/octaaf afvalt met de daarbij behorende 180 graden fasefout in het laag. Het correctie netwerk zorgt er voor dat, in het voor de stabiliteit belangrijke frequentiegebied, de fase richting 90 graden wordt terug gedraaid. Dat is in wezen hetzelfde regeltechnische verhaal, maar dan bekeken vanuit de elektronische implementatie in plaats van uit de akoestische hoek.
Met betrekking tot de stabiliteits kriteria maakt het niet uit waar dit correctie netwerk zit in de feedback lus. Het kan in de terugkoppel tak, maar ook in blok A van het blokschema.

Als het correctie netwerk in de terugkoppel tak zit beinvloed het uiteraard de Q van het feedback system. Maar daar bovenop ontstaat, als ik de waarden uit bovenstaand schema neem, ook nog een 6dB/octaaf afval beneden 70Hz.

Als het correctie netwerk in de voorwaardstak (blok A) zit, en de feedback tak dus een vlakke karakteristiek heeft, verandert het correctie netwerk alleen de Q en heeft het geen extra invloed op de uiteindelijke frequentiekarakteristiek. Dit betekent dat er met deze oplossing meer vrijheid is in de keuze het correctienetwerk zonder dat er extra maatregelen nodig zijn om de overall frequentiekarakteristiek vlak te krijgen.
Om die reden heb ik dus het stukje "amplitude tegenkoppeling" altijd in de voorwaardstak van het MFB systeem gezet.

Hopelijk helpt dit een beetje. :)

Gr. Hans
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.
Groeten,
Hans
Hans
MfbLabs Gebruiker
Berichten: 1581
Lid geworden op: do 19 jun, 2014 14:25 pm
Locatie: Ach(t)

Re: Open loop gain meting

Bericht door Hans »

Rene_N schreef:
Hans schreef:... rondgaande versterking ...
Hoe meet je dit eigenlijk, welke stappen moet je doen?
Het principe is eenvoudig, de praktische uitvoering vraagt meestal wat knutselwerk.
Het bovenste plaatje geeft het principe van een teruggekoppeld systeem. Om de rondversterking te meten knip je de verbinding bij X door, verbind de Input met massa, sluit een generator aan bij B, en meet de frequentiekarakteristiek naar C. Bij deze meting is de feedback uitgeschakeld, bij een mfb system kan het met deze methode.
Loopgain.png
Als je closed loop wilt of moet meten, b.v. bij een eindversterker, kun je een schakeling volgens het onderste blokschema gebruiken. De generator aansluiten op A, en de frequentiekarakteristiek meten van B naar C.
Als je meer discussie hierover wilt dan graag even een apart draadje maken.
Hans schreef:voor gebruik met differentiële buffer electronica die tegen de woofer geschroefd zit.
Hoe doe je de bedrading naar de piezo toe? Zonder FET is de bedrading extra storing gevoelig. Gebruik je 2 draden afgeschermd waar de mantel contact maakt met het aardingsvlak (de printplaatschijf). Ik neem aan dat de piezo ook "omgekeerd" kan worden aangesloten.
De eerste tests ga ik doen met alleen twee litzes van de opnemer naar het kleine printje op het frame van de woofer, daar zitten signaal buffers voor beide piezo aansluitingen. Van dat printje gaat het gebufferde piezo signaal gebalanceerd verder naar de rest van de elektronica. Ompolen van het piezo signaal kan aan de ingang of uitgang van het kleine bufferprintje, of aan de ingang van de verdere elektronica. Het is op deze manier niet meer nodig om piezo's op polariteit te selecteren.
Omdat het piezo signaal gebalanceerd wordt gebruikt verwacht ik dat er geen relevante brom oppik zal zijn zolang het woofer chassis bij het bufferprintje aan massa wordt gelegd. Indien niet dan zien we weer verder.
Alle details komen als ik de eerste tests heb gedaan.
Hans schreef:Daar kan het opnemer signaal weer gaan oplopen ten gevolge van o.a. microfonie, kleine beetjes kantelen/waggelen van de conus, zachter worden van de rubbers van de oude opnemers als de spreekspoel warm wordt, en misschien nog wel een paar effecten
Als het signaal oploopt komt dat de fase weer ten goede toch. Wel vreemd dat het opwarmen van de spreekspoel vreemde effecten geeft. Waarom zou warm rubber bijwerkingen geven? Wel goed punt om dat te testen...
De temperatuur van de spreekspoel kan hoog oplopen, 100 C of meer is geen vreemde waarde bij langdurig ver uitsturen van de versterker.
Rubber wordt zachter bij opwarmen, het rubber vormt samen met de massa van de piezo ook massa-veer systeem met een eigen resonantie die verschuift en waarvan de Q toeneemt bij hogere temperatuur. Ook de spider wordt door de preekspoel opgewarmd en daardoor in het midden slapper, hierdoor kunnen kantel effecten van de conus toenemen. Die kantel/waggel effecten worden helaas ook weer door de piezo opgepikt.
Omdat de afwijkingen van de FR in koude toestand veel kleiner zijn als bij een hete spreekspoel kun je hier niet voor compenseren in de elektronica, je kunt alleen een compromis zoeken waarbij het systeem altijd stabiel blijft.

Gr. Hans
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.
Groeten,
Hans
Gebruikersavatar
Rene_N
MfbLabs Gebruiker
Berichten: 1683
Lid geworden op: di 11 nov, 2014 10:01 am
Locatie: Breukelen

Open loop gain meten

Bericht door Rene_N »

Copy uit het Murata FET draadje
RMSAcoustics schreef:
Rene_N schreef: Hoe doe je dat eigenlijk? Draai je de tegenkopeling zover op tot dat je bij de 45 graden bent en regel het dan 6dB terug?
Vroeger, toen ik nog geen lusversterking kon meten, draaide ik de gain op tot hij net begon te piepen. Dan is de amplitude marge nul en dan draaide ik de gain een factor 2 naar beneden. Helaas zie je dan niet wat de fasemarge is.

Nu doe ik het volgens de enig juiste methode namelijk door de open-loop gain te meten. Dan streef ik naar een Bode plot zoals onderaan Figuur 17 uit mijn paper "Acceleration Feedback Design" http://rmsacoustics.nl/papers/whitepaperMFBdesign.pdf:
Open-loop FRF.PNG
In dat verhaal heb ik niet verteld hoe je dat in de praktijk meet maar het is heel eenvoudig uit te leggen met het volgende plaatje:
Control loop.PNG
Je verbind de accelerometer niet met de feedback ingang van je regelversterker maar stuurt het accelerometer signaal direct naar de ingang van je ARTA geluidskaart. De uitgang van de ARTA geluidskaart gaat naar de (+) ingang van de difference amplifier (de feedback ingang is de negatieve (-) ingang omdat we het over negatieve terugkoppeling hebben). Als de plus ingang moeilijk te bereiken is dan kan je ook het signaal uit de ARTA via een 1* invertertrapje op de negatieve feedbackingang van de difference amplifier aansluiten. Ik doe deze tweede optie altijd omdat de prefilter en de difference amplifier op de print aan elkaar zitten en de accelerometer altijd via een connector op de print aangesloten is.

Als je dan in ARTA (of Steps) de amplitude en faseplot maakt zie je meteen wat de echte loopgain is en waar je problemen met fase en amplitude marge hebt. Je moet dan de instellingen/filters aanpassen totdat het goed is en dan kan je de lus sluiten door het sensorsignaal te verbinden met de regelingang, uiteraard zonder de invertertrap die je voor de meting hebt gebruikt. Na het sluiten moet je niet meer aan potmeters draaien.
Afregelen doe je dus altijd open-loop.
Als je dan closed-loop gaat controleren dan krijg je een respons zoals in Figuur 18:
Closedloop.PNG
Afwijkingen van je ideaal moet je dan in het prefilter oplossen.
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.
Laatst gewijzigd door Rene_N op vr 06 okt, 2017 09:40 am, 2 keer totaal gewijzigd.
Gebruikersavatar
Rene_N
MfbLabs Gebruiker
Berichten: 1683
Lid geworden op: di 11 nov, 2014 10:01 am
Locatie: Breukelen

Re: Open loopgain meten

Bericht door Rene_N »

Bedankt Rob voor de uitleg! Het lijkt eenvoudig om te doen, dus gewoon maar eens proberen.

Hans heeft over het regelen ook al eens iets geschreven. Dat staat hier, hier en hier. Aparte topic maken?

De knoppen waar ik aan moet draaien, in dit plaatje:
http://mfblabs.nl/forum/download/file.php?id=2373&t=1
In het blokje Feedback Controller: daar geef je 6dB laag op (laagdoorlaat) met kantelpunt op de resonantie freq. Zie dit plaatje. Dit, samen met de hoeveelheid feedback geeft de 45 graden aan de lage kant.
In het blokje Accelleration Sensor, daar geef je hoog op met kantelpunt circa 200Hz om het uiteen lopen van de sensor signaal met de luidspreker response te compenseren. Boven de circa 1khz volgt dan weer hoog af om die 45 graden stabiliteit aan de hoge kant te realiseren.
In het blokje Pre-Filter-Limiter zit dan het "rumble" filter en schoonheidsfoutjes correctie. Je zou hier dan ook de baffle step correctie kunnen doen ingeval je de woofer niet alleen voor het sublaag gebruikt.

Edit: klopt bovenstaande?

Het lijkt mij vestandig om de fasemeting met Steps te controleren, Arta is minder nauwkeurig zoals wij eerder constateerden.


Groeten,

Rene
Laatst gewijzigd door Rene_N op di 12 dec, 2017 17:58 pm, 1 keer totaal gewijzigd.
Gebruikersavatar
Rene_N
MfbLabs Gebruiker
Berichten: 1683
Lid geworden op: di 11 nov, 2014 10:01 am
Locatie: Breukelen

Re: Open loopgain meten

Bericht door Rene_N »

En bij deze wat eerste resultaten met de 586 en Muarata sensor met FET op de rand van een AD8067/W8 in 12 liter kast. Ik heb de feedback ingang gebruikt via een -1x versterker.

13dB:
Open-loop gain 13dB.png
Dit ziet er stabiel uit.

29dB:
Open-loop gain 29dB.png
Bij 13Hz is de fase 160 graden, dit is dus te krap. Aan de hoge kant is het stabiel. Ik zie niet goed wat er bij 21kHz gebeurt maar dat lijkt wel goed te gaan.

Kloppen deze conclusies?

En dan nog wat meer vraagjes:
http://mfblabs.nl/forum/download/file.php?id=2372&t=1
De fase is bij 45Hz bijna 180 graden, dus dit is niet voldoende stabiel?

De + en - ingang van de 586 zijn niet helemaal symmetrisch, maakt dat nog uit voor de open loopgain meting? 100K versus 68k. Wordt die 13dB en 29dB dan anders? Ik heb dus via -1x op regelaar 3501 gemeten. Ik heb meer koffie nodig om dit te beantwoorden ;) .
plus min ingang 586.png
In de beschrijving van Hans staat het volgende:
DHCP keuzes.png
Wat is de logica van C39, C42, R47 en C41?

Groet,

Rene
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.
Gebruikersavatar
David
MfbLabs Gebruiker
Berichten: 2401
Lid geworden op: do 19 jun, 2014 14:01 pm
Locatie: Utrecht

Re: Open loop gain meten

Bericht door David »

Rene,

Dit circuit is bedoeld voor de originele opnemers. Die zijn er in smaken met 1.5nF en 10M (54x; origineel) en met 22M (58x; aangepast), en dat geeft verschillende kantelpunten die hier gecorrigeerd worden met R47 en C41 (icm R48 en R18). Het circuit haalt het laag op dat uit de originele opnemers af valt (opnemer kantelpunt).

C39 en C42 zijn slechts koppelcondensatoren, die zo groot moeten zijn dat ze geen invloed hebben op het laag. Die moeten dus groot genoeg zijn.

Het idee was om met originele Philips MFB woofers de response in het laag te kunnen vergroten, zonder instabiliteits-issues (en dat werkt).

De 9nF in de tabel was bedoeld voor de 12mm piezo's icm 10M (origineel) / 22M (aangepast).

Met de Murata danwel Measspec. opnemer komt dit stuk er dus anders uit te zien (zonder correctie).

Over je meetpunten, die 68k en 100k zijn inderdaad niet gelijk qua gevoeligheid. Meet je aan de potmeter? Dan mis je ook een stukje gain (max ca. 7dB mis je).

Verder: de koppel condensatoren in het laag-pad van de 58x zijn eigenlijk te klein om tot een paar Hz te komen (al die 100n's). Meet de response van de ingang naar C2424 maar eens. Wil je met de 58x serieus lager, dan moeten die koppel c's vergroot worden, en niet alleen het rumble filter aangepast.

Als je R3492 los koppelt, klopt de DC instelling van transistor 6407 niet meer.

Groet,
David
Laatst gewijzigd door David op vr 06 okt, 2017 10:26 am, 1 keer totaal gewijzigd.
Yeah party on with MFB DSP!
Gebruikersavatar
motoindo
MfbLabs Gebruiker
Berichten: 982
Lid geworden op: zo 27 sep, 2015 11:21 am
Contacteer:

Re: Open loop gain meten

Bericht door motoindo »

David schreef:Als je R3492 los koppelt, klopt de DC instelling van transistor 6427 niet meer.
6407 8-)
Chris Camphuisen
mfb does to the ear what a pretty face does to the eye
Gebruikersavatar
David
MfbLabs Gebruiker
Berichten: 2401
Lid geworden op: do 19 jun, 2014 14:01 pm
Locatie: Utrecht

Re: Open loop gain meting

Bericht door David »

Dank, scheel gekeken ofzo :) -> aangepast.
Yeah party on with MFB DSP!
Hans
MfbLabs Gebruiker
Berichten: 1581
Lid geworden op: do 19 jun, 2014 14:25 pm
Locatie: Ach(t)

Re: Open loopgain meten

Bericht door Hans »

Rene_N schreef:In de beschrijving van Hans staat het volgende:
DHCP keuzes.png
Wat is de logica van C39, C42, R47 en C41?
Wat David beschrijft klopt in grote lijn. Het doel van R47 en C41 was om het kantelpunt van piezo capaciteit (1500pF) met de afsluitweerstand (10M) te verleggen naar een lagere frequentie. C42 en C39 zijn er om DC te blokkeren, ze zorgen ook voor extra kantelpunten aan de lage kant.

Op het moment dat ik dat stukje schreef had ik me niet goed gerealiseerd (= was na 40 jaar een beetje vergeten) dat bij opwarmen van de woofer de opnemer karakteristiek van die oude woofers vrij sterk, en temperatuur afhankelijk, oplopend laag krijgt beneden 10Hz.
Het laag kantelpunt van de oude opnemers lag op ongeveer 11Hz, samen met andere kantelpunten in dat frequentiegebied compenseerde dat voor een belangrijk deel het oplopende laag van een heet geworden woofer.

De consequentie is dat de compensatie van het opnemer kantelpunt (met R47 en C41) maar heel beperkt kan worden toegepast met de oude mfb woofers, anders gaat bij opwarming van de woofer het systeem eerst sterk uitslingeren en wordt het systeem bij verder opwarmen instabiel met een resonantie beneden 10 Hz.
Groeten,
Hans
Plaats reactie